运动目标表面温度非接触在线自动测量系统的研究

摘要

近年来，我国制造业的发展速度非常之快，大部分产品的生产过程需要进行表面温度的测量。然而，对于运动物体表面温度的测量，目前几乎所有的企业都是通过人工手持红外测温仪跟踪被测目标来实现的。因此，研究设计一套自动测温系统，用来代替人工测温，从而降低人工劳动强度，提高测量精度，提高工作效率。
　　本文以某大型PVC手套生产车间的生产线上匀速运动的手模的温度检测为例，主要从机械结构设计、电气控制系统设计和系统监控软件开发三方面进行分析、设计与研究。机械结构设计的关键是随动跟踪机构的合理设计，采用回转运动式方案，通过对机构的分析与计算，设计出一种凸轮机构模型，红外测温传感器沿此凸轮机构轨迹的边缘跟随直线运动的物体运动，保证传感器与物体目标之间的距离不变，使传感器有足够的响应时间以准确测得运动物体表面的温度;电气控制部分采用基于可编程序逻辑控制器(PLC)的控制方案，关键是PLC程序的设计算法，将凸轮轨迹曲线分成多份，每份都对应一种控制电机脉冲输出频率，份数越多，传感器跟踪的越准确;系统监控软件开发的关键是通信方式的选择与通信参数的设置，选用RS-485串口连接的方式来实现S7-200 PLC与威纶通触摸屏之间的通信。
　　通过上述研究，组建了实验室及自动测温系统，模拟运行状态良好，对实际测温系统的研发提供了重要的依据。但由于理论知识和实践经验的不足，此系统还需进一步改进，如跟踪轨迹曲线的完善及控制算法的进一步研究等。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究现状及发展趋势

1．2．1 温度测量技术的研究现状

1．2．2 温度测量技术的发展趋势

1．3 课题概述

1．3．1 课题的来源

1．3．2 课题的意义

1．3．3 课题的主要工作内容

1．4 本章小结

第2章 自动测温系统的总体方案设计

2．1 PVC手套生产概况

2．2 系统总体方案设计分析

2．3 机械结构方案的分析

2．3．1 固定不动式方案分析

2．3．2 直线运动式方案分析

2．3．3 回转运动式方案分析

2．4 机械结构方案的确定

2．5 电气控制方案的分析

2．5．1 基于PLC的系统控制方案分析

2．5．2 基于单片机的系统控制方案分析

2．6 电气控制方案的确定

2．7 本章小结

第3章 自动测温系统的机械结构设计

3．1 凸轮机构的设计

3．1．1 凸轮机构曲线模型设计

3．1．2 凸轮机构参数计算

3．2 伸缩摆杆机构的设计

3．3 测温传感器的选取及标定

3．3．1 测温传感器的选取

3．3．2 测温传感器的标定

3．4 步进电机的选取

3．5 系统整体机械结构模型

3．6 本章小结

第4章 PLC控制系统设计

4．1 PLC控制系统简介

4．1．1 PLC硬件系统的组成

4．1．2 PLC工作原理

4．1．3 PLC控制系统的特点

4．1．4 PLC系统的应用

4．2 PLC控制系统的方案设计

4．3 PLC控制系统的硬件设计

4．3．1 PLC的选型

4．3．2 PLC功能模块的选取

4．3．3 步进电机驱动器的选取

4．3．4 电源的选择

4．3．5 位置检测元件的选取

4．4 PLC控制系统的电路设计

4．4．1 I／O端口分配

4．4．2 控制电路设计

4．5 PLC控制系统的软件设计

4．5．1 PLC编程软件的选择

4．5．2 PLC程序设计要求分析

4．5．3 PLC程序的设计

4．5．4 PLC程序的编写

4．5．5 串口通信协议

4．6 本章小结

第5章 上位机监控系统设计

5．1 上位机监控系统简介

5．2 上位机的选择

5．3 组态软件的选择

5．4 上位机监控系统的通信

5．5 上位机监控系统的设计

5．5．1 创建新文件

5．5．2 新建组态变量

5．5．3 主监控界面设计

5．6 监控系统模拟运行

5．7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢